[发明专利]太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置及方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置及其方法，包括发射光路单元、探测光路单元、可见激光测距仪、升降平移台；发射光路单元固定端和探测光路单元固定端均转动连接在转轴上，可见激光测距仪固定在发射光路单元光轴和探测光路单元光轴形成的夹角的角平分线上，且可见激光测距仪发出的激光与发射光路单元光轴和探测光路单元光轴在同一平面上，样品固定在升降平移台上表面，左右或前后移动升降平移台，使可见激光测距仪发出的激光光斑落在待测样品表面，可见激光测距仪能够检测可见激光测距仪到样品上表面的距离，基于可见激光测距仪检测的距离调整升降平移台，使样品置于最佳样品放置点，实现最大信噪比的成像。

技术领域：

本发明属于太赫兹时域光谱系统领域，具体涉及一种太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置。

背景技术：

太赫兹时域光谱成像测量技术是近十几年来新兴的热门研究领域，典型的太赫兹波是指频率在0.1-10THz(对应波长30μm-3mm)之间的电磁波，介于微波与红外线之间的一段电磁波谱，由于非极性大分子之间/内的弱作用力(氢键、范德华力)、骨架振动和偶极子旋转等正好处于THz频谱范围内，并且太赫兹脉冲信号具有良好的时间分辨率，使得太赫兹时域光谱技术和太赫兹三维层析成像技术近年来在多个领域迅速展开应用。基于太赫兹时域光谱技术的技术优势，快速太赫兹时域光谱检测技术能够快速对待测物质的光谱特性信息以及物质穿透信息进行测量，在半导体材料、超温超导材料的性质研究、断层扫描成像技术、基因检查、化学和生物检查、宽带通信等领域具有广泛的应用，是一种物质厚度检测、物质成分分析、物质分层信息测量、太赫兹三维层析成像等方面有效测量手段。

基于光电导天线的太赫兹时域光谱系统是当前最为有效的太赫兹光谱成像产品。其基本原理为：光纤飞秒激光器发出两束飞秒激光，一束作为泵浦光，经光纤传输到光电导发射天线上，在偏置电压的作用下产生宽带太赫兹波，该太赫兹波经反射方式携带测试样品的三维层析信号进入太赫兹探测天线；探测光经过快速光学延迟线，将携带有样品信息的太赫兹波谱信息通过波谱分析技术对样品进行三维层析成像。

太赫兹时域光谱系统的输出波谱频率为0.1-4THz，输出波谱位于人眼不能直接观察到的波段，在对待测样品进行反射成像过程中太赫兹波的束腰位置具有最高的成像信号信噪比，由于不能直观的观察到太赫兹波聚焦光斑点的位置，在对不规则样品进行成像过程中，每改变一次样品位置都需要手动对待测物质的空间位置进行手动调试，既浪费大量的人力物力又增加了在测试过程中偶然误差的存在。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置，其利用激光测距仪中的可见光指示太赫兹时域光谱系统测量不规则物体时太赫兹光斑不能有效聚焦到样品表面的缺陷，通过本套系可以通过自动化控制系统实现待测物体自动调节高度的装置，该装置通过激光测距仪的实时位置信息反馈在线对待测样品的位置进行实时调节，保证太赫兹三维层析成像系统的信噪比，实现在优化的成像。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置，包括发射光路单元、探测光路单元、可见激光测距仪、升降平移台；发射光路单元固定端和探测光路单元固定端均转动连接在转轴上，可见激光测距仪固定在发射光路单元光轴和探测光路单元光轴形成的夹角的角平分线上，且可见激光测距仪发出的激光与发射光路单元光轴和探测光路单元光轴在同一平面上(称为平面A)，可见激光测距仪发出的激光、发射光路单元光轴和探测光路单元光轴相交于一点，该交点为样品最佳放置点，升降平移台上表面垂直于所述平面，同时可见激光测距仪发出的激光也垂直于升降平移台上表面，样品固定在升降平移台上表面，左右或前后移动升降平移台，使可见激光测距仪发出的激光光斑落在待测样品表面，可见激光测距仪能够检测可见激光测距仪到样品上表面的距离，基于可见激光测距仪检测的距离调整升降平移台，使样品置于最佳样品放置点，实现最大信噪比的成像。

具体地，本发明涉及的太赫兹三维层析成像系统样品位置自动调节装置，还包括实时反馈系统，实时反馈系统分别与可见光激光测距仪、升降平移台相连接。